ظهرت أولى أنواع الليزر منذ عدة عقود ، وحتى يومنا هذا يتم الترويج لهذا الجزء من قبل أكبر الشركات. يحصل المطورون على المزيد والمزيد من الميزات الجديدة للمعدات ، مما يسمح للمستخدمين باستخدامها بشكل أكثر فاعلية في الممارسة.
لا يعتبر ليزر الياقوت ذو الحالة الصلبة أحد أكثر الأجهزة الواعدة من هذا النوع ، ولكن على الرغم من كل عيوبه ، فإنه لا يزال يجد منافذ في التشغيل.
معلومات عامة
تنتمي ليزر روبي إلى فئة الأجهزة الصلبة. بالمقارنة مع نظرائهم من المواد الكيميائية والغازية ، لديهم طاقة أقل. يفسر ذلك بالاختلاف في خصائص العناصر ، بسبب الإشعاع الذي يتم توفيره. على سبيل المثال ، نفس الليزر الكيميائي قادر على توليد تدفقات ضوئية بقوة مئات الكيلوواط. من بين الميزات التي تميز ليزر الياقوت درجة عالية من أحادية اللون ، فضلاً عن تماسك الإشعاع. بالإضافة إلى ذلك ، توفر بعض النماذج تركيزًا متزايدًا للطاقة الضوئية في الفضاء ، وهو ما يكفي للاندماج النووي الحراري عن طريق تسخين البلازما بشعاع.
كما يوحي الاسم ، فيالوسط النشط لليزر عبارة عن بلور ياقوتي ، يتم تقديمه على شكل أسطوانة. في هذه الحالة ، يتم صقل نهايات القضيب بطريقة خاصة. من أجل أن يوفر ليزر الياقوت أقصى طاقة إشعاع ممكنة له ، تتم معالجة جوانب البلورة حتى يتم الوصول إلى وضع موازٍ للمستوي بالنسبة لبعضها البعض. في الوقت نفسه ، يجب أن تكون النهايات متعامدة مع محور العنصر. في بعض الحالات ، النهايات ، التي تعمل كمرايا بطريقة ما ، يتم تغطيتها بشكل إضافي بطبقة عازلة للكهرباء أو طبقة من الفضة.
جهاز ليزر روبي
يشتمل الجهاز على غرفة بها مرنان ، بالإضافة إلى مصدر طاقة يثير ذرات البلورة. يمكن استخدام مصباح فلاش زينون كمنشط فلاش. يقع مصدر الضوء على طول أحد محاور الرنان ذي الشكل الأسطواني. على المحور الآخر يوجد عنصر الياقوت. كقاعدة عامة ، يتم استخدام قضبان بطول 2-25 سم
يوجه الرنان كل الضوء تقريبًا من المصباح إلى البلورة. وتجدر الإشارة إلى أنه ليست كل مصابيح الزينون قادرة على العمل في درجات حرارة مرتفعة ، وهي ضرورية للضخ البصري للبلورة. لهذا السبب ، تم تصميم جهاز ليزر الياقوت ، الذي يتضمن مصادر ضوء الزينون ، للتشغيل المستمر ، وهو ما يسمى أيضًا بالنبض. أما بالنسبة للقضيب ، فهو عادة ما يكون مصنوعًا من الياقوت الاصطناعي ، والذي يمكن تعديله وفقًا لمتطلبات الأداء الخاصة بهالليزر.
مبدأ الليزر
عند تنشيط الجهاز عن طريق تشغيل المصباح ، يحدث تأثير انعكاس مع زيادة مستوى أيونات الكروم في البلورة ، مما يؤدي إلى زيادة الانهيار الجليدي في عدد الفوتونات المنبعثة. في هذه الحالة ، يتم ملاحظة التغذية المرتدة على الرنان ، والذي يتم توفيره بواسطة أسطح المرآة في نهايات القضيب الصلب. هذه هي الطريقة التي يتم بها إنشاء تدفق موجه بشكل ضيق.
مدة النبضة ، كقاعدة عامة ، لا تتجاوز 0.0001 ثانية ، وهي أقصر مقارنة بمدة وميض النيون. طاقة النبض لليزر الياقوت هي 1 ج.كما هو الحال في أجهزة الغاز ، يعتمد مبدأ تشغيل ليزر الياقوت أيضًا على تأثير التغذية المرتدة. هذا يعني أن شدة تدفق الضوء تبدأ في الحفاظ عليها بواسطة المرايا التي تتفاعل مع الرنان البصري.
أوضاع الليزر
في أغلب الأحيان ، يتم استخدام ليزر بقضيب روبي في طريقة تكوين النبضات المذكورة بقيمة ميلي ثانية. لتحقيق أوقات نشاط أطول ، تعمل التقنيات على زيادة طاقة الضخ البصري. يتم ذلك من خلال استخدام مصابيح فلاش قوية. نظرًا لأن مجال نمو النبض ، بسبب وقت تكوين شحنة كهربائية في مصباح فلاش ، يتميز بالتسطح ، يبدأ تشغيل ليزر الياقوت ببعض التأخير في اللحظات التي يتجاوز فيها عدد العناصر النشطة قيم العتبة.
في بعض الأحيان هناك أيضاتعطيل توليد الدافع. يتم ملاحظة هذه الظواهر على فترات زمنية معينة بعد انخفاض في مؤشرات الطاقة ، أي عندما تنخفض إمكانات الطاقة إلى ما دون قيمة العتبة. يمكن أن يعمل ليزر الياقوت نظريًا في وضع مستمر ، لكن مثل هذه العملية تتطلب استخدام مصابيح أكثر قوة في التصميم. في الواقع ، في هذه الحالة ، يواجه المطورون نفس المشكلات التي تحدث عند إنشاء ليزر غاز - عدم جدوى استخدام قاعدة عنصر ذات خصائص محسّنة ، ونتيجة لذلك ، يحد من إمكانات الجهاز.
المشاهدات
تتجلى فوائد تأثير التغذية الراجعة بشكل أكبر في الليزر مع اقتران غير رنيني. في مثل هذه التصميمات ، يتم استخدام عنصر الانتثار بالإضافة إلى ذلك ، مما يجعل من الممكن إشعاع طيف تردد مستمر. يتم استخدام ليزر الياقوت Q-switched أيضًا - يتضمن تصميمه قضيبين ، مبرد وغير مبرد. يسمح الاختلاف في درجة الحرارة بتكوين حزمتين من أشعة الليزر ، مفصولة بطول الموجة إلى أنجستروم. تتألق هذه الحزم من خلال التفريغ النبضي ، وتختلف الزاوية المكونة من نواقلها بقيمة صغيرة.
أين يستخدم ليزر الياقوت؟
تتميز هذه الليزرات بكفاءة منخفضة لكنها تتميز بالاستقرار الحراري. تحدد هذه الصفات اتجاهات الاستخدام العملي لليزر. يتم استخدامها اليوم في إنشاء التصوير المجسم ، وكذلك في الصناعات التي تتطلب إجراء العملياتتثقيب الثقوب. تستخدم هذه الأجهزة أيضًا في عمليات اللحام. على سبيل المثال ، في تصنيع الأنظمة الإلكترونية للدعم الفني للاتصالات الساتلية. وجد ليزر الياقوت أيضًا مكانه في الطب. يعود تطبيق التكنولوجيا في هذه الصناعة مرة أخرى إلى إمكانية المعالجة عالية الدقة. تستخدم مثل هذه الليزرات كبديل للمشارط المعقمة ، مما يسمح بعمليات جراحية مجهرية.
الخلاصة
أصبح الليزر بوسط نشط ياقوتي في وقت واحد أول نظام تشغيل من هذا النوع. ولكن مع تطوير أجهزة بديلة مع حشوات غازية وكيميائية ، أصبح من الواضح أن أداءها له عيوب كثيرة. ناهيك عن حقيقة أن ليزر الياقوت هو من أصعب أنواع الليزر. مع زيادة خصائص العمل ، تزداد أيضًا متطلبات العناصر التي يتكون منها الهيكل. وفقًا لذلك ، تزداد تكلفة الجهاز أيضًا. ومع ذلك ، فإن تطوير نماذج ليزر الياقوت الكريستالي له أسبابه الخاصة ، والتي تتعلق ، من بين أمور أخرى ، بالصفات الفريدة للوسط النشط في الحالة الصلبة.
